變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用分析

摘 要：隨著我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)力的高速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平得到了不斷提高，這為電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展平臺(tái)。目前，變頻調(diào)速已經(jīng)迅速發(fā)展成為一項(xiàng)實(shí)用工業(yè)技術(shù)，在工廠電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中得到了普遍的應(yīng)用，并且取得了非常明顯的效果，不僅僅大幅度提高了生產(chǎn)效率，在各項(xiàng)性能上都得到了很好的完善。本文對(duì)于變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機(jī)設(shè)備中的節(jié)能性進(jìn)行了分析，結(jié)合電廠輔機(jī)，對(duì)于變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機(jī)的應(yīng)用中需解決的問(wèn)題也進(jìn)行了深刻思考。

關(guān)鍵詞：變頻器；電廠輔機(jī)；節(jié)能

中圖分類(lèi)號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）18-0059-02

引 言

自20世紀(jì)90年代以來(lái)，交流變頻調(diào)速技術(shù)及相關(guān)裝置取得了快速地進(jìn)步，其變頻調(diào)速在頻率范圍、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、低頻轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)差補(bǔ)償、功率因數(shù)、工作效率等方面都取得了相當(dāng)大的進(jìn)步，使用率得到了大幅度提高。與此同時(shí)，在節(jié)約能源、改善工藝以及提升生產(chǎn)效率等方面都得了很好地作用，從而取得了非常豐富的經(jīng)濟(jì)效益。但是，變頻調(diào)速技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用還存在一定的局限性。伴隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展以及相關(guān)政策的實(shí)施，各個(gè)火力發(fā)電廠都將降低電廠用電率降低發(fā)電成本提高電價(jià)作為發(fā)展目標(biāo)，因此，為變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展提供了巨大的空間。本文為了使變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機(jī)設(shè)備中更好地應(yīng)用，展開(kāi)了詳細(xì)分析，望能夠提供有益參考。

1 變頻器在電廠輔機(jī)應(yīng)用中的節(jié)能分析

近幾年來(lái)，節(jié)能隨著社會(huì)的發(fā)展，逐漸走入人們的視野中。通常而言，在電廠輔機(jī)中應(yīng)用高壓變頻器首先就要考慮節(jié)能問(wèn)題，其次是要重視與其他控制系統(tǒng)的配合問(wèn)題。低壓變頻器在安裝時(shí)，相關(guān)人員需對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行仔細(xì)考慮。因此，電廠安裝變頻器時(shí)，相關(guān)人員需要著重思考節(jié)能問(wèn)題，這也是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中備受關(guān)注的話題。

要想對(duì)變頻器進(jìn)行科學(xué)、合理的節(jié)能管理，相關(guān)人員首先要了解能夠進(jìn)行節(jié)能的場(chǎng)所。一般來(lái)說(shuō)，在電廠鍋爐輔機(jī)中，主要是應(yīng)用于鍋爐燃燒系統(tǒng)、烘干系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等場(chǎng)所，這要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求針對(duì)爐膛壓力、風(fēng)速、風(fēng)量、溫度、水壓等指標(biāo)進(jìn)行控制，同時(shí)，為了滿(mǎn)足工藝需求以及實(shí)際運(yùn)行狀況，還要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，通常會(huì)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)、擋板開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)節(jié)受控對(duì)象。由此一來(lái)，不管生產(chǎn)的需求量，風(fēng)機(jī)都可以正常運(yùn)行，其運(yùn)行工況的變化也能夠?qū)⒛芰恳燥L(fēng)門(mén)、擋板的節(jié)流損失消耗掉。在生產(chǎn)中，不單單是控制精度具有局限性，還會(huì)產(chǎn)生大量的能源消耗和設(shè)備損耗，這在很大程度上增加了生產(chǎn)成本，降低設(shè)備的使用壽命，增加設(shè)備維護(hù)、維修費(fèi)用。

2 變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機(jī)的應(yīng)用中應(yīng)解決的問(wèn)題

電廠輔機(jī)進(jìn)行變頻控制改造時(shí)，廠家通常都會(huì)在原有設(shè)備的基礎(chǔ)進(jìn)行改善。雖然變頻器在進(jìn)行出廠設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到了實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀況，但是，工廠在使用變頻器時(shí)還會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題。因此，對(duì)于改造的設(shè)備進(jìn)行綜合分析還是非常有必要的，且要不斷的完善，使其達(dá)到最佳使用效果。據(jù)目前各個(gè)廠家對(duì)于變頻器的實(shí)際應(yīng)用情況，本文認(rèn)為可以從以下方面著手。

2.1 電機(jī)的特性試驗(yàn)和技術(shù)規(guī)范的再修訂

對(duì)于普通電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，當(dāng)由變頻提高電源使，它的變頻器輸出端的電壓和電流諧波會(huì)在一定程度上增加電機(jī)損耗，降低運(yùn)行效率且溫度升高。高次諧波導(dǎo)致增加損耗體現(xiàn)在定子和轉(zhuǎn)子的銅耗、鐵耗以及附加損耗的增加。在這中間，最為明顯的就是銅耗，這是由于異步電機(jī)往往在轉(zhuǎn)差接近為1的狀態(tài)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)子銅耗相當(dāng)大。在較為普通的異步電機(jī)中，為了很好地改善其性能，轉(zhuǎn)子的趨膚效應(yīng)常常增加實(shí)際阻抗，最后使得銅耗增加。

還有一方面，這是因?yàn)殡姍C(jī)線圈間存在分布電容，在高次諧波電壓輸入時(shí)，線圈間的電壓不具有均勻性，此類(lèi)長(zhǎng)期反復(fù)作用會(huì)導(dǎo)致定子線圈的某部分絕緣的損傷，最后出現(xiàn)線圈老化的現(xiàn)象，這對(duì)于普通異步電動(dòng)機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是不能接受的。

此外，電機(jī)的電磁回路無(wú)法絕對(duì)對(duì)稱(chēng)，因此，變頻器輸出電源中的各次諧波分量都將與電磁回路中存在的固有空間諧波分量產(chǎn)生相互作用，從而產(chǎn)生各種電磁脈動(dòng)。與此同時(shí)。當(dāng)電機(jī)在不斷調(diào)節(jié)頻率的情況下，易與電機(jī)機(jī)械部分產(chǎn)生機(jī)械共振，使得電機(jī)機(jī)械部位受損。

綜上，在變頻調(diào)速改造中，為了更好地防止出現(xiàn)上述問(wèn)題，在技術(shù)設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)考慮和電動(dòng)機(jī)制造廠家進(jìn)行技術(shù)合作，從而做到科學(xué)、合理的調(diào)節(jié)電機(jī)的相關(guān)特性。

2.2 電力電纜選型要點(diǎn)和敷設(shè)要求

變頻器輸出端與電機(jī)利用電纜敷設(shè)的方式形成聯(lián)系的，且線路各相均存在對(duì)地電容，因此，在運(yùn)行狀態(tài)下，線路的電容電量是不等的。若電纜附設(shè)距離過(guò)長(zhǎng)，線路中又有高次諧波電流，一旦出現(xiàn)單相接地時(shí)，故障電容電流點(diǎn)燃的電弧熄滅時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，這會(huì)使得這端電纜過(guò)熱，從而出現(xiàn)非故障絕緣的現(xiàn)象。

因此，在變頻調(diào)速改造工作中，對(duì)于輸出電源電纜，充分考慮電纜結(jié)構(gòu)上的三相對(duì)稱(chēng)和屏蔽能夠增加電纜截面，敷設(shè)長(zhǎng)度不超過(guò)限定值（100m），若原輸出的電源電纜是非屏蔽或者截面載流量裕度小于2，那么應(yīng)調(diào)換為更加符合要求的電力電纜。在現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)施工中，相關(guān)人員要把電源電纜與控制電纜和信號(hào)電纜分開(kāi)再進(jìn)行敷設(shè)，防止因電源電纜中存在的高次諧波產(chǎn)生的磁場(chǎng)而干擾其他信號(hào)。

2.3 變頻器工作環(huán)境的基本要求

因高壓變頻器的逆變部分使用的是高壓IGBT等功率器件，它的開(kāi)、關(guān)頻率大于100Hz，很容易產(chǎn)生高次諧波電流，從而使得變頻裝置在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較大的熱量。一般來(lái)說(shuō)，變頻器上部會(huì)配有排風(fēng)扇，能夠把柜內(nèi)的熱量排放到室內(nèi)，從而使室內(nèi)環(huán)境升溫，最終會(huì)使柜內(nèi)各個(gè)器件運(yùn)行的可靠性受到影響。因此，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)將變頻調(diào)速裝置單獨(dú)安置在變頻調(diào)速室內(nèi)，室內(nèi)還要安裝備用空調(diào)等相關(guān)設(shè)施，從而將室內(nèi)溫度控制在變頻器要求的范圍內(nèi)，且設(shè)計(jì)好通風(fēng)門(mén)窗，有需要時(shí)可使用專(zhuān)門(mén)風(fēng)道來(lái)進(jìn)行通風(fēng)和冷卻。

2.4 高壓供電系統(tǒng)出口斷路器控制的技術(shù)完善

變頻調(diào)速裝置使用變頻器的高壓側(cè)應(yīng)于高壓系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)柜直接相連，但是，開(kāi)關(guān)柜的保護(hù)范圍僅僅是供電線路與變壓器低壓側(cè)的短路，而變頻器的故障應(yīng)該依靠變頻器自身檢測(cè)保護(hù)系統(tǒng)來(lái)完成。一旦變頻器出現(xiàn)故障而發(fā)出跳閘信號(hào)時(shí)，斷路器應(yīng)可靠動(dòng)作跳閘。然而，普通斷路器的高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)部出現(xiàn)跳閘回路斷線或直流控制電源小事的現(xiàn)象，變頻器剛好產(chǎn)生故障時(shí)，跳閘線圈已經(jīng)失電，斷路器拒絕動(dòng)作，由此會(huì)使變頻器的內(nèi)部功率器件出現(xiàn)損耗。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中若采取具有欠壓脫扣線圈的斷路器，若產(chǎn)生跳閘回路斷線或控制電源消失時(shí)，斷路器為了保護(hù)變頻器不受損害，會(huì)自動(dòng)跳閘。

3 結(jié) 語(yǔ)

近些年來(lái)，我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)力不斷發(fā)展與進(jìn)步，在我國(guó)社會(huì)高速發(fā)展的過(guò)程中，電力電子技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，變頻器的各項(xiàng)技術(shù)性能也得到了巨大的發(fā)展空間，大大的提升了變頻器開(kāi)關(guān)器件的耐壓水平，很好地解決了與電機(jī)電壓匹配上的難題，以及風(fēng)機(jī)水泵等節(jié)能用調(diào)速裝置具有低成本、高回報(bào)等，使得變頻器在電廠輔機(jī)設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)變頻調(diào)速設(shè)備在電廠輔機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用進(jìn)行了深刻分析，旨在更好地促進(jìn)變頻調(diào)速的應(yīng)用，提升節(jié)能技術(shù)，為其提供更為廣闊的發(fā)展空間，從而促進(jìn)我國(guó)社會(huì)更好、更快的發(fā)展。

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收稿日期：2018-5-15